[发明专利]包括包络元件和填料的三维构件的叠加制造

说明书

本发明提供一种用于制造构件的方法，包括以下步骤：通过叠加方法构造构件的包络元件(10)的至少一个区段，以及将尤其可发泡的或至少部分发泡的填料(20)引入包络元件(10)的区段中。

技术领域

本发明涉及用于制造构件/工件的方法，其中，构件至少部分地使用叠加方法制成。尤其可在用于家具和结构元件工业的构件的制造领域中使用这种方法。此外，本发明涉及一种装置以及一种产品。

现有技术

在叠加方法的领域中例如已知文献DE 2014 206 697 A1，该文献涉及用于构造实心体的装置以及方法。在该文献中示出的装置包括用于优选以剥除方式加工工件的加工工具，用于输送叠加材料、例如部分的木材、如木泡沫的输送机构，以及用于形成由借助输送机构输送的材料构成的实心体的施加单元。

此外已知的是，在叠加方法中借助熔融层积方法(FDM方法)制造工件，在熔融层积方法中由热塑性塑料以层积方式构造构件。在此使塑料颗粒或塑料丝熔化，通过喷嘴挤压并且以层积方式安置。

在熔融层积方法中制造构件时，为了提高构件稳定性并且为了支撑突出部制造所谓的填充或支撑结构。该结构构造在构件外部轮廓之内或之外。填充结构留在构件中，而支撑结构大多与其分开。

通过所选的填充结构的图案和其尺寸可使印刷的构件的密度变化以及实现构件更高的强度。当然图案也影响构件的强度。在支撑结构的情况下通过根据应用情况选择图案，确保相对快速的制造或支撑结构更高的强度。

根据使用的3D打印机的实施方式，借助与外部轮廓相同的印刷装置或单独的印刷装置制造填充或支撑结构。在具有两个打印头的系统中，填充结构也可由与外部轮廓不同的热塑性塑料制造。

但是上面描述的方法具有多种缺点。尤其在构造填充结构时需要相对高的时间消耗来制造构件，因为填充结构的每个轨道必须单独打印。这尤其在对具有所述填充结构的构件提出较高的强度要求时适用。这通常需要更高的材料应用以及由此更长的制造时间。对于根据前述制造方式构造支撑结构也适用。

此外，已知方法使得能量需求明显提高，并且在构件体积大的情况下，填充结构导致构件总重量明显提高。此外，通过使用填充结构仅可以非常有限的程度影响构件密度。由于在填充结构和外壳之间仅部分连接，仅实现了有限的模型强度，从而构件的强度大大取决于所选的填充图案。

发明内容

本发明的目的是，提供一种方法，借助该方法至少部分地克服或减少现有技术中已知的缺点，和/或提供一种方法，该方法使得能够以高效率进行灵活生产。也提供一种装置以及一种产品以实现所述目的。

权利要求1的主题为一种相应的方法。其他的优选的实施方式在从属权利要求中给出。此外，本发明涉及一种装置和一种产品。

本发明的思想是，首先借助叠加方法、优选借助熔融层积方法构造包络元件的一个区段。然后包络元件的该区段尤其在其最大程度或完全固化之后可被填充填料，尤其可发泡的或至少部分发泡的填料。因此例如可顺利地构造必要时具有复杂的外部轮廓的例如相对大体积的构件。因此，本发明实现了叠加方法在相对顺利制造时的可变性。

根据权利要求1的方法包括以下步骤：通过叠加方法构造包络元件的至少一个区段，以及将尤其可发泡的或至少部分发泡的填料、尤其泡沫材料引入包络元件的该区段中。对此优选地，以所述顺序实施所述步骤。

以这种方式可构造构件。术语“构件”在上下文中是指待构造的任意主体。术语“构件”尤其与“工件”、“结构元件”等同义。构件、工件或结构元件的具体示例是家具部件、地板、墙板、厨房工作台等。

作为填料优选使用所谓的泡沫材料。在本发明中的“泡沫材料”是指这样的材料，其能够发泡或者已经处于发泡/部分发泡的状态下。在发泡过程中在填料中引入孔或气泡，从而形成多孔的或泡沫状的结构。